CN105222475B - 基于可变容积型冷冻冷藏库的双机组联合运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开基于可变容积型冷冻冷藏库的双机组联合运行方法，将原来传统的单独送回风系统进行整合，两台风冷式蒸发器都连接冷冻间和冷藏间的送风口和出风口，通过双机组协同送风通道中的风阀启闭实现不同的组合，实现分别两送风两回风或者两送风一回风的运行方式。同时为提高冷库利用率，通过调整冷冻冷藏间的保温隔板实时调节冷冻冷藏间容量配比，按照需求对冷冻冷藏间进行冷量分配，实现食品的快速降温以及最优储藏。

Description

基于可变容积型冷冻冷藏库的双机组联合运行方法

本发明申请是发明申请“可变容积型冷冻冷藏库双机组联合运行装置及其运行方法”的分案申请，母案申请的申请日为2014年3月19日，母案申请的申请号为2014101027590。

技术领域

本发明属于冷库冷冻冷藏领域，更加具体地说，涉及双机组联合运行装置及其运行方法，主要通过送风通道将冷冻间和冷藏间的蒸发器进风口、送风口联合，利用双机组协同送风通道中的风阀启闭分配风量以实现不同条件下冷库最快降温，并联合可自动移动保温隔板实现食品的最优维温贮藏。

背景技术

我国的冷冻冷藏行业经过几十年的发展，已形成比较完整独立的工业体系,并成为食品流通领域的支柱产业之一。冷库是食品冷藏的主要方式之一，为适应我国人民生活水平不断提高的需要，我国计划到2015年将全国冷库总容量增加到1880万吨，并对食品冷加工及其保鲜技术提出更高的要求。近年来,随着人们饮食结构的变化,储存商品的结构也发生改变,在一部分地区出现高温库不足,低温库相对过剩的现象；同时冷冻冷藏库未能实现与预冷贮藏、食品速冻的一体化经营。目前，冷库实现速冻食品、可调配冷冻冷藏间容积的联合技术仍未有大的突破。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供可变容积型冷冻冷藏库双机组联合运行装置及其运行方法，提供一种将冷冻间和冷藏间的送风系统进行整合，通过送风通道中风阀的启闭实现食品不同冷处理下冷量的分配，并联合在冷冻间与冷藏间的移动保温隔板实现不同容量下食品的快速最优处理。充分利用双机组在食品预冷和速冻方面的联合运行，实现高低温库不同要求下容量的快速互相转变，并且保证了冷库变容量下均匀送风的效果。克服了高低温库分配不均的难题，并且提高了冷库的多功能化，有效增加了经济效益，节约能源。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：

可变容积型冷冻冷藏库双机组联合运行装置，包括第一压缩机组、第二压缩机组、第一电磁阀、第二电磁阀、第一热力膨胀阀、第二热力膨胀阀、第一风冷式蒸发器、第二风冷式蒸发器、第一送风通道、第二送风通道：

由冷冻间和冷藏间组成的冷库，两者之间设置移动保温隔板；

第一压缩机组和第一风冷式蒸发器管路相连，并在管路上安装第一电磁阀和第一热力膨胀阀；第二压缩机组和第二风冷式蒸发器管路相连，并在管路上安装第二电磁阀和第二热力膨胀阀；

第一风冷式蒸发器的出风口和第二风冷式蒸发器的出风口通过第二送风通道相连，并在第二送风通道中设置第二电动风阀；第一风冷式蒸发器的进风口和第二风冷式蒸发器的进风口通过第一送风通道相连，并在第一送风通道中设置第一电动风阀；

在冷冻间上设置第一回风口和第一送风口，在冷藏间上设置第二送风口和第二回风口；

第一送风通道的两个支通道分别与第一回风口、第二回风口相连，并在第一回风口中设置第三电动风阀，在第二回风口中设置第六电动风阀；

第二送风通道的两个支通道分别与第一送风口、第二送风口相连，并在第一送风口中设置第四电动风阀，在第二送风口中设置第五电动风阀。

在上述联合运行装置中，移动保温隔板选用聚氨酯保温材料。

在上述联合运行装置中，在冷冻间和冷藏间中分别设置温度传感器，以采集各自温度信号，以控制电动风阀的工作状态，在不同工作状态下进行转换。

在本发明的技术方案中，将原来传统的单独送回风系统进行整合，每台蒸发器都连接冷冻间和冷藏间的送风口和出风口，通过双机组协同送风通道中的风阀启闭实现不同的组合(两送风两回风，或者两送风一回风的运行方式)，按照需求对冷冻冷藏间进行冷量分配，实现食品的快速降温以及最优储藏。由于食品供求变化影响冷间储量时，为提高冷库利用率，可以通过电机或者手动移动冷冻冷藏间的保温隔板实时调节冷冻冷藏间容量配比，在某些情况下可以同时调节风阀实现二送风一回风的方式优化气流组织。

在使用本发明的上述联合运行装置时，根据不同使用要求，通过调整移动保温隔板的位置和诸个电动风阀的工作状态，以实现联合运行装置的不同运行模式如下：

第一种模式，即冷冻冷藏模式，第一压缩机组和第一风冷式蒸发器实现热交换，第二压缩机组和第二风冷式蒸发器实现热交换，第一风冷式蒸发器单独为冷冻间提供热交换，第二风冷式蒸发器单独为冷藏间提供热交换。

第二种模式，即快速降温模式，第一压缩机组和第一风冷式蒸发器实现热交换，第二压缩机组和第二风冷式蒸发器实现热交换，第一风冷式蒸发器和第二风冷式蒸发器通过共同的送风口和回风口为冷冻间提供热交换，且移动保温隔板位置于冷库中央(第一送风口和第二送风口之间)。

第三种模式，即单一冷冻或者冷藏模式，第一压缩机组和第一风冷式蒸发器实现热交换，第二压缩机组和第二风冷式蒸发器实现热交换，第一风冷式蒸发器和第二风冷式蒸发器可以通过共同的回风口和各自的送风口为冷冻间或者冷藏间提供热交换，移动保温隔板位置于冷库的一侧(例如第一回风口和第一送风口之间，或者第二送风口和第二回风口之间)。第一风冷式蒸发器和第二风冷式蒸发器也可以通过各自的送风口和回风口为冷冻间或者冷藏间提供热交换，移动保温隔板位置于冷库的最右侧或者最左侧。

本发明的工作原理是：在正常的冷冻冷藏模式下，冷冻间和冷藏间在各自的制冷模式下运行。当冷冻间和冷藏间有新的食品冷冻或者贮藏时，由于库门开启和新鲜食品散热等原因导致冷库升温过高，开启双机组联合速冻模式，调节风阀配合方式实现库内快速降温，在食品速冻和预冷方面同样可以利用双机组联合降温来达到最佳效果，有利于缩短食品降温时间提高保鲜品质。同时配合可移动保温隔板提高冷库冷量分配的灵活性以及高低温库容量的变通性。鉴于冷库的人工操作变得相对复杂，为此可以通过PLC等自动化控制系统来控制风阀启闭、机组启停以实现制冷机组单独运行模式与联合运行模式的自动化切换。

与现有技术相比，本发明的技术方案提供可变容积型的冷冻冷藏库并设计了一套配合不同容量下冷库速冻食品的装置，不仅满足了食品不同需求量下冷库高温库和低温库的容量调节，提高了冷库的容积利用率；而且实现了食品速冻和预冷贮藏一体化，有利于提高食品保鲜品质。在整体上实现了节约能源、提高冷库经济效益的功能，具有如下有益效果：

(1)通过双机组的联合调节可实现在冷库快速降温、预冷处理和冷冻冷藏等情况下冷量的最优分配，提高食品的保鲜品质，实现冷库的多功能化，增加经济效益。

(2)可移动式保温隔板可实现不同供求关系下食品冷冻冷藏间容量的变通性，有效解决了季节性变化下冷藏间不足,冷冻间相对过剩的现象。

(3)当冷库单一模式贮藏食品时，通过双机组联合控制调节风阀并配合移动保温隔板优化库内气流组织。

附图说明

图1是本发明的联合运行装置的结构布置示意图，其中1－1为第一压缩机组、1－2为第二压缩机组、2－1为第一电磁阀、2－2为第二电磁阀、3－1为第一热力膨胀阀、3－2为第二热力膨胀阀、4－1为第一风冷式蒸发器、4－2为第二风冷式蒸发器、5为第一电动风阀、6为第二电动风阀、7为第三电动风阀、8为第四电动风阀、9为第五电动风阀、10为第六电动风阀、11为移动保温隔板、12－1为第一送风通道、12－2为第二送风通道、13－1为第一回风口、13－2为第一送风口、13－3为第二送风口、13－4为第二回风口。

图2是本发明的联合运行装置在冷冻冷藏模式下送风系统原理示意图，其中4－1为第一风冷式蒸发器、4－2为第二风冷式蒸发器、5为第一电动风阀、6为第二电动风阀、7为第三电动风阀、8为第四电动风阀、9为第五电动风阀、10为第六电动风阀、11为移动保温隔板。

图3是本发明的联合运行装置在快速冷冻模式下送风系统原理示意图，其中4－1为第一风冷式蒸发器、4－2为第二风冷式蒸发器、5为第一电动风阀、6为第二电动风阀、7为第三电动风阀、8为第四电动风阀、9为第五电动风阀、10为第六电动风阀、11为移动保温隔板。

图4是本发明的联合运行装置在单一冷冻模式下送风系统原理示意图，其中4－1为第一风冷式蒸发器、4－2为第二风冷式蒸发器、5为第一电动风阀、6为第二电动风阀、7为第三电动风阀、8为第四电动风阀、9为第五电动风阀、10为第六电动风阀、11为移动保温隔板。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。

如附图1所示本发明的联合运行装置的结构布置示意图，其中1－1为第一压缩机组、1－2为第二压缩机组、2－1为第一电磁阀、2－2为第二电磁阀、3－1为第一热力膨胀阀、3－2为第二热力膨胀阀、4－1为第一风冷式蒸发器、4－2为第二风冷式蒸发器、5为第一电动风阀、6为第二电动风阀、7为第三电动风阀、8为第四电动风阀、9为第五电动风阀、10为第六电动风阀、11为移动保温隔板、12－1为第一送风通道、12－2为第二送风通道、13－1为第一回风口、13－2为第一送风口、13－3为第二送风口、13－4为第二回风口。

在联合运行装置中，由冷冻间和冷藏间组成，两者之间设置移动保温隔板，以在冷冻间和冷藏间之间实现移动(即能够改变冷冻间和冷藏间的体积比例关系)，且能够实现两者之间的绝热(选用聚氨酯保温材料)。在冷冻间上设置两个风口(第一回风口和第一送风口)，在冷藏间上设置两个风口(第二送风口和第二回风口)。在冷冻间和冷藏间中分别设置温度传感器，以采集各自温度信号，以控制电动风阀的工作状态，在不同工作状态下进行转换。

第一压缩机组和第一风冷式蒸发器管路相连，并在管路安装第一电磁阀和第一热力膨胀阀；第二压缩机组和第二风冷式蒸发器管路相连，并在管路安装第二电磁阀和第二热力膨胀阀。

第一风冷式蒸发器的出风口和第二风冷式蒸发器的出风口通过第二送风通道相连，并在第二送风通道中设置第二电动风阀；第一风冷式蒸发器的进风口和第二风冷式蒸发器的进风口通过第一送风通道相连，并在第一送风通道中设置第一电动风阀。

第一送风通道的两个支通道分别与第一回风口、第二回风口相连，并在第一回风口中设置第三电动风阀，在第二回风口中设置第六电动风阀。

第二送风通道的两个支通道分别与第一送风口、第二送风口相连，并在第一送风口中设置第四电动风阀，在第二送风口中设置第五电动风阀。

选用5HP和3HP的一体式压缩机组分别为第一压缩机组、第二压缩机组，两台风冷式蒸发器位于冷库库顶外部，通过送风通道将冷量送入库内，每台蒸发器送风通道的送风口和回风口都联通冷冻间和冷藏间，在各相应部位安装电动风阀(如图1所示)。低温低压的气体通过压缩机做功后变为高温高压的气体，经过风冷式冷凝器后由热力膨胀阀的节流作用变为低温低压的液体，然后通过风冷式蒸发器跟库内环境换热。移动隔板通过滑轮、导轨和电机以实现实现左右移动，移动隔板的四周外侧都装有保温条板，确保冷冻间与冷藏间良好的隔热性能。每个风阀都装有配套的电机，可实现风阀的启闭。

在使用本发明的上述联合运行装置时，根据不同使用要求，通过调整移动保温隔板的位置和诸个电动风阀的工作状态，以实现联合运行装置的不同运行模式如下：

第一种模式，即冷冻冷藏模式，第一压缩机组和第一风冷式蒸发器实现热交换，第二压缩机组和第二风冷式蒸发器实现热交换，第一风冷式蒸发器单独为冷冻间提供热交换，第二风冷式蒸发器单独为冷藏间提供热交换。

如附图2所示：第一电动风阀5、第二电动风阀6处于关闭状态，第三电动风阀7、第四电动风阀8、第五电动风阀9、第六电动风阀10处于开启状态，移动保温隔板位置于冷库中央(第一送风口和第二送风口之间)，两个一体式压缩机组的送风系统是各自独立的，第一压缩机组5HP为冷冻间提供热交换，第二压缩机组3HP为冷藏间提供热交换。循环风从回风口进入风冷式蒸发器通过换热降温后从送风口进入库内，以分别实现维持冷冻间和冷藏间的温度的作用。

第二种模式，即快速降温模式，第一压缩机组和第一风冷式蒸发器实现热交换，第二压缩机组和第二风冷式蒸发器实现热交换，第一风冷式蒸发器和第二风冷式蒸发器通过共同的送风口和回风口为冷冻间提供热交换，且移动保温隔板位置于冷库中央(第一送风口和第二送风口之间)。

如附图3所示：第一电动风阀5、第二电动风阀6、第三电动风阀7、第四电动风阀8处于开启状态，第五电动风阀9、第六电动风阀10处于关闭状态，移动保温隔板位置于冷库中央(第一送风口和第二送风口之间)，根据使用需要量，扩大冷冻间储存量，即将移动保温隔板位置于靠近第二送风口的位置上。当冷库在食品速冻、预冷贮藏以及人为等原因导致库温波动较大的情况下，可使用这种快速制冷模式。以冷冻间储存量增加为例，将移动保温隔板位置于靠近第二送风口的位置上，可实现冷冻间由占冷库总容积的三分之一到三分之二容量的转变，以满足新食品的贮藏，此时冷冻间的循环风从回风口同时通过两台风冷式蒸发器换热降温，然后都从冷冻间的送风口回到冷库内。即第一压缩机组5HP和第二压缩机组3HP联合为冷冻间提供热交换，对冷冻间进行快速降温。双机组联合降温增加了制冷量，降低了食品的降温冷冻的时间，以冷冻温度为-18℃为例，可节省时间冷冻时间30％，实现了速冻效果。当冷冻间的温度达到所设定的温度后，将快速降温模式变为第一种模式(即冷冻冷藏模式)，即使用第一压缩机组5HP维持冷冻间内的温度。

在冷冻间快速降温过程中，由于冷藏间不进行热量交换，会造成冷藏间温度上升，当冷藏间温度达到上限时，调节快速冷冻模式变为冷冻冷藏模式，待冷藏间温度降到目标温度后再调节冷冻冷藏模式变为快速冷冻模式。

第三种模式，即单一冷冻或者冷藏模式，第一压缩机组和第一风冷式蒸发器实现热交换，第二压缩机组和第二风冷式蒸发器实现热交换，第一风冷式蒸发器和第二风冷式蒸发器可以通过共同的回风口和各自的送风口为冷冻间或者冷藏间提供热交换，移动保温隔板位置于冷库的一侧(例如第一回风口和第一送风口之间，或者第二送风口和第二回风口之间)。第一风冷式蒸发器和第二风冷式蒸发器也可以通过各自的送风口和回风口为冷冻间或者冷藏间提供热交换，移动保温隔板位置于冷库的最右侧或者最左侧。

在某些特定的情况下，冷库仅仅需要冷冻或者冷藏功能对食品进行贮藏，为此通过双机组联机配合移动保温库板不仅可实现冷库高容积利用率，降低维护结构散热量节约冷量，而且还可以优化库内气流布置。

如附图4所示：第一电动风阀5、第二电动风阀6、第三电动风阀7、第四电动风阀8、第五电动风阀9处于开启状态，第六电动风阀10处于关闭状态，移动保温隔板位置于冷库一侧(例如第二送风口和第二回风口之间)，根据使用需要量，扩大相应的储存量。

循环风从冷冻间的回风口经过送风通道进入两台蒸发器，经过换热降温后，分别从冷冻间和冷藏间的送风口回到冷库内，实现均匀气流布置，降低冷库温度的离散型，减少降温时间。

在单一冷冻或冷藏模式下，冷库开始降温过程中双机组联合控制下，第一和第二压缩机组共同提供热交换；如果移动隔板移动到库体最右端，可以转换为常规冷冻冷藏模式，开启电动风阀7、8、9、10，关闭电动风阀5、6。当库温达到冷藏温度时，关闭冷冻压缩机组，实现食品冷藏，当温度达到冷冻温度时，关闭冷藏压缩机组，实现食品冷冻。

三种模式不是孤立的，在某些条件下三种模式共同协同、切换已达到冷库的最佳性能。例如刚开始在食品降温过程中必然要启动快速降温模式，等食品温度达到贮藏温度时，开启常规冷冻冷藏模式。本新装置的操作具有一定的复杂性，可以通过比较成熟的控制技术来实现冷库模式切换的自动化运行，可以通过PLC控制器检测冷库冷冻间冷藏间的温度来调节风阀启闭以及双机组的运行状况，节省人力资源，提高冷库运行效率。

以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (1)

1.基于可变容积型冷冻冷藏库的双机组联合运行方法，其特征在于，采用可变容积型冷冻冷藏库双机组联合运行装置，包括第一压缩机组、第二压缩机组、第一电磁阀、第二电磁阀、第一热力膨胀阀、第二热力膨胀阀、第一风冷式蒸发器、第二风冷式蒸发器、第一送风通道、第二送风通道、由冷冻间和冷藏间组成的冷库，两者之间设置移动保温隔板；

第一压缩机组和第一风冷式蒸发器管路相连，并在管路上安装第一电磁阀和第一热力膨胀阀；第二压缩机组和第二风冷式蒸发器管路相连，并在管路上安装第二电磁阀和第二热力膨胀阀；

第一风冷式蒸发器的出风口和第二风冷式蒸发器的出风口通过第二送风通道相连，并在第二送风通道中设置第二电动风阀；第一风冷式蒸发器的进风口和第二风冷式蒸发器的进风口通过第一送风通道相连，并在第一送风通道中设置第一电动风阀；在冷冻间上设置第一回风口和第一送风口，在冷藏间上设置第二送风口和第二回风口；

第一送风通道的两个支通道分别与第一回风口、第二回风口相连，并在第一回风口中设置第三电动风阀，在第二回风口中设置第六电动风阀；第二送风通道的两个支通道分别与第一送风口、第二送风口相连，并在第一送风口中设置第四电动风阀，在第二送风口中设置第五电动风阀；在所述冷冻间和冷藏间中分别设置温度传感器，以采集各自温度信号，以控制电动风阀的工作状态，在不同工作状态下进行转换；

通过调整移动保温隔板的位置和诸个电动风阀的工作状态，以实现联合运行装置的不同运行模式如下：

第一种模式，即冷冻冷藏模式，第一压缩机组和第一风冷式蒸发器实现热交换，第二压缩机组和第二风冷式蒸发器实现热交换，第一风冷式蒸发器单独为冷冻间提供热交换，第二风冷式蒸发器单独为冷藏间提供热交换；在进行第一种模式时，移动保温隔板位置于冷库中央；

第二种模式，即快速降温模式，第一压缩机组和第一风冷式蒸发器实现热交换，第二压缩机组和第二风冷式蒸发器实现热交换，第一风冷式蒸发器和第二风冷式蒸发器通过共同的送风口和回风口为冷冻间提供热交换；在进行第二种模式时，移动保温隔板位置于冷库中央，即在第一送风口和第二送风口之间，根据使用需要量，扩大冷冻间储存量，即将移动保温隔板位置于靠近第二送风口的位置上，实现冷冻间由占冷库总容积的三分之一到三分之二容量的转变；在进行第二种模式时，由于冷藏间不进行热量交换，会造成冷藏间温度上升，当冷藏间温度达到上限时，调节快速冷冻模式变为冷冻冷藏模式，待冷藏间温度降到目标温度后再调节冷冻冷藏模式变为快速冷冻模式；

第三种模式，即单一冷冻或者冷藏模式，第一压缩机组和第一风冷式蒸发器实现热交换，第二压缩机组和第二风冷式蒸发器实现热交换，第一风冷式蒸发器和第二风冷式蒸发器通过共同的回风口和各自的送风口为冷冻间或者冷藏间提供热交换，移动保温隔板位置于冷库的一侧，或者第一风冷式蒸发器和第二风冷式蒸发器通过各自的送风口和回风口为冷冻间或者冷藏间提供热交换，移动保温隔板位置于冷库的最右侧或者最左侧；在进行第三种模式时，第一风冷式蒸发器和第二风冷式蒸发器通过共同的回风口和各自的送风口为冷冻间或者冷藏间提供热交换，移动保温隔板位置于冷库的第一回风口和第一送风口之间，或者第二送风口和第二回风口之间。